BEONTRA Scenario Planning

BEONTRA Scenario Planning BEONTRA Scenario Planning: Wie Kann Ein Flughafen Den Optimalen Einsatz Begrenzter Ressourcen (z. Bsp. Stands & Gates) Planen? Dr. Daniel Binkele-Raible Senior OR Developer BEONTRA GmbH Christoph Staab Product Manager BEONTRA GmbH

AGENDA Thema Einführung in die Problemstellung - Stand & Gate Allokation Vorstellung BEONTRA Zentrale Frag estellung der Stand & Gate Planung Problemstellung Methodischer Ansatz - Einsatz von Gurobi Kostenbasierter Ansatz Reduzierung der Kosten durch bessere Handling plans Column Generation

BEONTRA Scenario Planning - Wie Sieht Die Zukunft Meines Flughafens Aus?

Mögliche Zukünftige Entwicklungen Besser Verstehen. Verbesserte Planung Durch Den Einsatz Von Szenariobasierten Softwaretools! 25 20 15 10 Most Likely Szenario 1 Szenario 2 5 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Global Airports End-to-End Solutions Airport Operations Control Centre Strategic Planning Tactical Planning Operations Planning Operational Day Prediction 3 years+ next season+ Next days+ today Master Plan Forecasting Tariff Design Capacity Planning Airline Allocation Evaluation Budget Forecasting Route Development Demand Forecasting Retail Planning Staff Planning Realtime Forecasting Ressource Management Passenger Tracking Air Traffic Management Operations Management CDM Turnaround Management Billing BI Post Operation Seite 5

BEONTRA Scenario Planning Modul B Capacity Analyse der Kapazitäten eines Flughafens Wartezeiten an der Sicherheitskontrolle beim Einsatz neuer Scanner Technologien? Anzahl ankommender Passagiere je Stunde an der Passkontrolle an einem Ferienwochenende? Wie groß muss mein Check-In Bereich im Jahr 2020 sein? Optimierung vorhandener Resourcen Personalplanung für Sicherheitskontrollen etc. Check-In Schalter Allokation Stand & Gate Allokation Seite 6

Was Sind Stands? Parkplatz Für Autos Stand Für Flugzeuge "North Remote Apron" Area of Changi Kentaro IEMOTO Quelle: Siehe Anhang Seite 7

Was Sind Stands? Seite 8

Eine Situation, Die Sie Als Passagier Nicht Erleben Wollen! (und auch nicht werden) 2 Stand 3 3 Pier A Flug Flugzeugtyp # Passagiere Aufenthalt 1 A320 100 10:00-10:45 1 2 A380 550 10:15-12:30 3 A320 100 11:00-12:00 Seite 9

Wie Kann Ich Die Parkplätze Für Flugzeuge, Die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? 2 Stand 3 3 Pier A 1 Seite 10

Wie Kann Ich Die Parkplätze Für Flugzeuge, Die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? 2 Stand 3 3 Pier A 1 Seite 11

Wie Kann Ich Die Parkplätze Für Flugzeuge, Die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? Fokus unserer Stand & Gate Allokation liegt auf der Zuweisung der Stands Dabei müssen gewisse physische Restriktionen und strukturelle Abhängigkeiten berücksichtigt werden Seite 12

Wie Kann Ich Die Parkplätze Für Flugzeuge, Die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? Seite 13

Wie Kann Ich Die Parkplätze Für Flugzeuge, Die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? Foto Stands FH Damit ist abgebildet welche Parkplätze mein Flughafen hat Seite 14

Wie Kann Ich die Parkplätze für Flugzeuge, die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? Handling Scheme für Contact Stands Gutes Ranking Niedrige Kosten VS. "North Remote Apron" Area of Changi by Kentaro IEMOTO Quelle: siehe Anhang Handling Scheme für Remote Stands + Busse Schlechteres Ranking Höhere Kosten Seite 15

Wie Kann Ich die Parkplätze für Flugzeuge, die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? Wunsch Notlösung Nie Foto Stands FH Außerdem werden die Kosten durch differenzierte Prioritäten für die verschiedenen Stand Bereiche beeinflusst Oder die Nutzung generell untersagt Seite 16

Wie Kann Ich Die Parkplätze Für Flugzeuge, Die Mein Flughafen Hat, Möglichst Gut Belegen? Seite 17

Wie Immer, Ist Die Realität Etwas Komplizierter > 1000 Flüge zuweisen auf > 250 Stands, die mit Gates an 3 verschiedenen Terminals verbunden sind Seite 18

AGENDA Thema Einführung in die Problemstellung - Stand & Gate Allokation Vorstellung BEONTRA Zentrale Frag estellung der Stand & Gate Planung Problemstellung Methodischer Ansatz - Einsatz von Gurobi Kostenbasierter Ansatz Reduzierung der Kosten durch bessere Handling plans Column Generation Seite 19

Was Ist Ein Handlingplan Und Was Soll Er Kosten! Spezifiziert das Handling eines Flugzeugs bzgl: Gate bei Ankunft und Abflug. Stand bei Ankunft und Abflug. Zwischparken auf einem IdleStand. Boarding mittels Bus oder Fluggastbrücke [*]. Deboarding mittels Bus oder Fluggastbrücke [**]. Handlingscheme legt fest: ([*], [**], Anzahl Umparkvorgänge. Aufenthaltsdauer auf Stands und Gates Welche Stand und Gates benutzt werden dürfen. Hierarchische Kostenstruktur aus: 1. Kosten Handlingscheme 2. Prioritäten der Airlines für Stands und Gates. 3. Rangfolge der Airlines für Stands und Gates (festgelegt durch Flughafen). Seite 20

Lösungsansatz Mathematische Formulierung (Master Problem): Jeder Handling Plan eine Binärvariable x i {0,1} Objective min c x 1 1... c n x n Turnround-Constraints: Turnround 1: x1 x Turnound n: x7 x Resource-Time-Constraints: Stand1/12:00 x1 x5 x Stand1/12:05 x7 x12 x Stand8/14:10 x13 x5 x 4 20 x 12 x 45 10 x 20 56 200 1 x 1 5031 x 1 344 1 1 Seite 21

Column Generation: Problem: zuviele Handling Plans (Columns)! Lösung: Column Generation 1. Starte mit Teilmenge an Handling Plans (Heuristik). 2. Löse relaxiertes Problem als LP. 3. Generiere weitere Handling Plans mittels reduzierter Kosten 4. Gehe zu 2, falls kein Abbruch. 5. Löse Master Problem beschränkt auf erzeugte Handling Plans (Restricted Master Problem). Wie Schritt 3 lösen? Kürzeste Wege auf Graphen! Seite 22

Und Wieder Mal Die Realität.. Seite 23

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Anhang Bilderquellen: "North Remote Apron" Area of Changi by Kentaro IEMOTO Quelle: https://www.flickr.com/photos/kentaroiemoto/4429472266/in/photolist-7kqcmu-eihm5j-eihmg3-6cdcl6-s9htiw-5gvwvc-pw67xc-8xdrjg-alrzf-8xdgmq-wmru8-7dm6nf-b4cik-8xautt-8xasa6-8xdvfm-8xarhv-8xdfq7-8xasim-8xassm-8xdv6m-8xauam-8xaulm-8xdumu-8xdx6n-8xattf-8xdqwo-k7vdyq-8xaqlg-8xaq3x-8xambg-8xdsre-8xdugm-8xdtvq-8xaomf-8xdtde-8xavht-8xdzzl- 8XAwEp-8XDzEy-8XDyR1-7DBzG7-pxceES-8XDBrG-8XDC8C-8XAxp2-8XAx5v-8XDCs5-8XAy8H-8XAADi https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/ Seite 25